CH640427A5 - FILTRATION PROCEDURE. - Google Patents

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CH640427A5
CH640427A5 CH444879A CH444879A CH640427A5 CH 640427 A5 CH640427 A5 CH 640427A5 CH 444879 A CH444879 A CH 444879A CH 444879 A CH444879 A CH 444879A CH 640427 A5 CH640427 A5 CH 640427A5
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water
fibrids
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Elias Dr Juelke
Edmund Hartinger
Harald Dr Sandmann
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Meyer Maschinenfabrik Ag
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung von in Wasser dispergierten Teilchen mit radioaktiven Anteilen mittels Filtration durch eine Filterschicht und nachträgliches gemeinsames Verdichten von Filterrückstand und Filterschicht. The invention relates to a method for separating water-dispersed particles with radioactive components by means of filtration through a filter layer and subsequent compression of the filter residue and filter layer together.

Zur Filtration technischer Ab- und Prozesswässer ist es üblich, auf einem relativ grobporigen Träger, z.B. einem Siebtuch, einer Filterplatte oder Filterkerze und dergleichen, zunächst ein Filterhilfsmittel anzuschwemmen, um ein Anschwemmfilter aufzubauen; solche Filterhilfsmittel können aus organischem Material, z.B. aus Cellulose, oder aus anorganischem Material, z.B. Asbest, Bentonit usw., bestehen und sind technisch z. B. unter den Markenbezeichnungen LEVASORB, AF 2, SOLCA-FLOC usw. erhältlich. Nach dem Filtrieren des Abwassers wird das Filterhilfsmittel meist zusammen mit dem Filterrückstand verbrannt oder deponiert. For the filtration of technical waste water and process water, it is common to use a relatively large-pored support, e.g. a screen cloth, a filter plate or filter candle and the like, first to wash a filter aid in order to build up a precoat filter; such filter aids can be made from organic material, e.g. made of cellulose, or of inorganic material, e.g. Asbestos, bentonite, etc., exist and are technically e.g. B. available under the brand names LEVASORB, AF 2, SOLCA-FLOC etc. After filtering the wastewater, the filter aid is usually burned or deposited together with the filter residue.

Das Schwemmfilterverfahren bzw. die Verwendung von s Filterhilfsmitteln ist zur Aufarbeitung normaler Prozess-und Abwässer mit filtrierbaren Anteilen sowohl aus Gründen der Wirksamkeit als auch der Wirtschaftlichkeit zweckmässig. The alluvial filter process or the use of filter aids is useful for processing normal process and waste water with filterable components, both for reasons of effectiveness and economy.

Für die Aufarbeitung von Prozesswässern mit radioak-lo tiven Anteilen sind solche Methoden jedoch nachteilig, weil das Verbrennen des Filterkuchens (Filterrückstand und Filterhilfsmittel) einen radioaktiven Staub liefert bzw. der Filterkuchen vor dem Deponieren verdichtet, d.h. ausgepresst, getrocknet und mit Bitumen imprägniert werden muss, ehe i5 er in Stahlfässern und/oder in Betonumhüllungen endgelagert werden kann. However, such methods are disadvantageous for the processing of process water with radioactive components because the burning of the filter cake (filter residue and filter aids) provides radioactive dust or the filter cake compresses before landfilling, i.e. must be pressed, dried and impregnated with bitumen before it can be finally stored in steel drums and / or in concrete casings.

Für den Betrieb eines mittleren Kernkraftwerkes mit 600 MW Leistung wären zur Filtration des radioaktiven Prozesswassers (Rad-Waste) etwa 40-50 kg Filterhilfsmittel erfor-20 derlich, so dass vergleichsweise erhebliche Volumina an Filterkuchen entstehen. Hinzu kommt, dass die üblichen Filtrationshilfsmittel in Form von Cellulosefasern in Wasser quellen, d.h. sich nur relativ schwierig entwässern lassen, und dass die Imprägnierung der entstehenden trockenen und vo-25 luminösen Masse mit Bitumen problematisch ist. For the operation of a medium-sized nuclear power plant with a capacity of 600 MW, about 40-50 kg of filter aids would be required to filter the radioactive process water (wheel waste), so that comparatively large volumes of filter cake are created. In addition, the usual filtration aids in the form of cellulose fibers swell in water, i.e. it is relatively difficult to dewater, and that the impregnation of the resulting dry and voluminous mass with bitumen is problematic.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das die Aufarbeitung der bei der Filtration von Abwasser mit radioaktiven Anteilen entstehenden Filtrationsrückstände, insbesondere deren Umwandlung in eine 30 für die Endlagerung geeignete Form vereinfacht. The object of the invention is a method of the type mentioned at the outset, which simplifies the processing of the filtration residues formed in the filtration of waste water with radioactive components, in particular their conversion into a form suitable for final storage.

Diese Aufgaben werden erfmdungsgemäss in überraschend wirksamer Weise dadurch gelöst, dass eine Filterschicht verwendet wird, die mindestens zum überwiegenden Teil und vorzugsweise praktisch vollständig aus einem für 35 Wasser benetzbaren aber in Wasser praktisch nicht quellenden (vorzugsweise weniger als etwa 5 Gew.-% Quellwasseraufnahme) und in Wasser praktisch unlöslichen (weniger als 0,1 g/Liter bei 20 °C) thermoplastischen Polymer besteht, das bei Temperaturen von über 100 °C, vorzugsweise zwi-40 sehen 100 und 300 °C, insbesondere zwischen 120 und 200 °C, schmelzbar ist, vorzugsweise in Form von Fibriden aus thermoplastischen Polymeren, insbesondere Polyalka-nen, z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen usw. According to the invention, these objects are achieved in a surprisingly effective manner by using a filter layer which, at least for the most part and preferably practically completely, consists of a source water absorption which is wettable for water but is practically non-swelling in water (preferably less than about 5% by weight). and in water practically insoluble (less than 0.1 g / liter at 20 ° C) thermoplastic polymer which see at temperatures above 100 ° C, preferably between 40 and 100 ° C, in particular between 120 and 200 ° C , is fusible, preferably in the form of fibrids made of thermoplastic polymers, in particular polyalkanes, for example Polyethylene, polypropylene, polybutylene, etc.

Der beim erfindungsgemässen Verfahren entstehende 45 Filterkuchen aus Filterrückstand und Filtermaterial lässt sich relativ einfach entwässern, z.B. mechanisch durch Pressen oder Schleudern, gegebenenfalls unter Einwirkung von Temperaturen unter dem Schmelzbeginn des thermoplastischen Polymers, und wird dann unter Erwärmung auf Tem-50 peraturen über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers unter mindestens teilweiser Verschmelzung des Polymers verdichtet, gegebenenfalls unter Druck, z.B. in üblichen Thermoplastverarbeitungsmaschinen, wie Schnek-kenextrudern oder Spritzgussmaschinen. Auf diese Weise 55 kann der voluminöse Filterkuchen in wirtschaftlicher Weise zu massiven Körpern verarbeitet werden, z.B. Kugeln, die ohne besondere Schwierigkeit in üblichen Einbettungsmaterialien für die Endlagerung, z. B. Beton, eingebettet werden können. Alternativ können auch grössere kompakte Massen 6o aus dem entwässerten Filterkuchen durch direktes oder stufenweises Verschmelzen des thermoplastischen Polymers erhalten werden. The 45 filter cake formed from filter residue and filter material in the process according to the invention can be dewatered relatively easily, e.g. mechanically by pressing or spinning, optionally under the influence of temperatures below the start of melting of the thermoplastic polymer, and is then compressed with heating to temperatures above the melting point of the thermoplastic polymer with at least partial fusion of the polymer, optionally under pressure, e.g. in conventional thermoplastic processing machines, such as screw extruders or injection molding machines. In this way 55 the voluminous filter cake can be economically processed into solid bodies, e.g. Balls that are used in standard embedding materials for final storage, e.g. B. concrete can be embedded. Alternatively, larger compact masses 6o can also be obtained from the dewatered filter cake by direct or stepwise fusion of the thermoplastic polymer.

Geeignete und bevorzugte thermoplastische Polymere dieser Art sind an sich bekannt und zum Teil technisch z. B. 65 als Rohstoffe für die Herstellung synthetischer nassreissfe-ster Papiere in Form von sogenannten Fibriden auf Basis von Polyethylen und/oder Polypropylen erhältlich, die sich infolge einer entsprechenden Hydrophilisierungsbehandlung Suitable and preferred thermoplastic polymers of this type are known per se and in some cases, e.g. B. 65 as raw materials for the production of synthetic wet tear-resistant papers in the form of so-called fibrids based on polyethylene and / or polypropylene, which result from a corresponding hydrophilization treatment

in Wasser dispergieren und auf normalen Papiermaschinen zu Papieren verarbeiten lassen. Beispiele solcher Produkte sind die folgenden Markenprodukte: disperse in water and have them processed on normal paper machines. Examples of such products are the following branded products:

PULPEX (Solvay), HOSTAPULP (Farbwerke Höchst), CARIFIL (Shell). Weitere Angaben über derartige für das erfindungsgemässe Verfahren grundsätzlich geeignete Fi-bride zur Herstellung synthetische Papiere sind in der Literatur, z.B. Z. Angew. Chem., 90,1978, Seiten 833-839, zu finden. PULPEX (Solvay), HOSTAPULP (Farbwerke Höchst), CARIFIL (Shell). Further information on such fi-brides, which are fundamentally suitable for the process according to the invention, for the production of synthetic papers is given in the literature, e.g. Z. Angew. Chem., 90, 1978, pages 833-839.

Die Verwendung von anderen Formen von thermoplastischen Polymeren, z.B. Fasern, Pulvern oder Flocken, sowie die Verwendung von anderen Polymeren als homo- oder co-polymere Ethylen- oder Propylen- bzw. Alkylenderivate, ist nicht ausgeschlossen. The use of other forms of thermoplastic polymers, e.g. Fibers, powders or flakes, as well as the use of polymers other than homo- or co-polymeric ethylene, propylene or alkylene derivatives are not excluded.

Das thermoplastische Polymer bzw. die daraus bestehenden Fibriden, Fibridaggregate, Flocken, Fasern oder Pulver zur Verwendung als Filter bzw. Filterhilfsmittel für das erfindungsgemässe Verfahren können ferner durch Zusätze, wie Füllstoffe entsprechender Dichte (z.B. BaS04), modifiziert sein und dadurch eine absolute Dichte ähnlich der von Wasser oder darüber besitzen. The thermoplastic polymer or the fibrids, fibrid aggregates, flakes, fibers or powders made from it for use as filters or filter aids for the process according to the invention can also be modified by additives, such as fillers of appropriate density (for example BaS04), and thus have an absolute density similar who own water or above.

Thermoplastfibride können für das erfindungsgemässe Verfahren entweder als Filterhilfsmittel (Anschwemmfilter), z.B. in Form von Pulver, Fibriden, Fasern oder Flocken, verwendet werden und gegebenenfalls zur Benetzbarkeit in an sich bekannter Weise behandelt, z.B. oberflächenmodifiziert, sein. Thermoplastic fibrids can either be used as filter aids (precoat filters), e.g. in the form of powder, fibrids, fibers or flakes, and optionally treated for wettability in a manner known per se, e.g. be surface modified.

Hydrophilisierungsbehandlungen für an sich durch Wasser nicht benetzbare Polymere sind bekannt. Spezielle für die Hydrophilisierung von Polyalkylenfibriden geeignete Behandlungen sind in der oben genannten Literaturstelle beschrieben, z.B. die Oberflächenbehandlung mit Harnstoff/ Formaldehyd-Kondensat oder Tensid sowie die strukturelle Hydrophilisierung. Hydrophilization treatments for water-non-wettable polymers are known. Special treatments suitable for the hydrophilization of polyalkylene fibrids are described in the above-mentioned literature reference, e.g. surface treatment with urea / formaldehyde condensate or surfactant and structural hydrophilization.

Bevorzugte Thermoplastfibride haben eine mittlere Faserlänge (CFL) von 0,5 bis 2,5 mm und spezifische Oberflächen von 5-10 m2/g. Charakteristische Dicken lassen sich für Fibride in der Regel nicht angeben, liegen aber typisch im Bereich von bis etwa 10 Mikrometer. Preferred thermoplastic fibrids have an average fiber length (CFL) of 0.5 to 2.5 mm and specific surfaces of 5-10 m2 / g. Characteristic thicknesses for fibrids cannot usually be specified, but are typically in the range of up to approximately 10 micrometers.

Fibride und fibrillierte Fasern aus Thermoplast können durch verschiedene, an sich bekannte Kristallisationsverfahren, durch Verdampfung von Lösungen, durch Extrusion, Verstrecken oder durch quetschendes Vermählen in den aus der Papier- bzw. Holztechnologie bekannten Refinern erhalten werden. Fibrids and fibrillated fibers made of thermoplastic can be obtained by various crystallization processes known per se, by evaporation of solutions, by extrusion, stretching or by crushing grinding in the refiners known from paper or wood technology.

640 427 640 427

Man nimmt an, dass viele solche Fibriden durch Kristallisationsphänomene bedingt sind, weshalb für die Zwecke der Erfindung kristallisationsfähige thermoplastische Polymere bevorzugt werden, insbesondere solche, die eine durch Scherkräfte erzielbare Kristallisation zeigen. It is believed that many such fibrids are caused by crystallization phenomena, which is why crystallizable thermoplastic polymers are preferred for the purposes of the invention, in particular those which show crystallization achievable by shear forces.

Geeignete Filterschichten für das erfindungsgemässe Verfahren können, wie oben erwähnt, durch Anschwemmen gebildet und gewünschtenfalls im Zuge der Filtration durch Zusatz von weiterem Thermoplastfibridmaterial weiter aufgebaut werden. Anderseits können auch vorgeformte Thermoplastfilterschichten entsprechender Porosität verwendet werden. Suitable filter layers for the method according to the invention can, as mentioned above, be formed by precoating and, if desired, can be built up further in the course of the filtration by adding further thermoplastic fibrid material. On the other hand, preformed thermoplastic filter layers of appropriate porosity can also be used.

Beispiel 1 example 1

Hydrophiles thermoplastisches Polymer auf Basis von Polyethylen (technisches Produkt der Firma Solvay, «PE-PULPEX» der Qualität F 041/GP) wurde in überschüssigem Wasser mit einem Rührer zur Bildung eines wässrigen Breis zerfasert. Hydrophilic thermoplastic polymer based on polyethylene (technical product from Solvay, "PE-PULPEX" of quality F 041 / GP) was defibrated in excess water with a stirrer to form an aqueous slurry.

Dieser Brei wurde dem zunächst mit Reinwasser betriebenen Filterkreis einer Reinigungsanlage für Rad-Waste in solcher Menge zudosiert, dass sich auf der Trägerfläche für den Anschwemmfilter eine Filterschicht von >20 g/m2 (Trockengewicht) PE-Fibrid bildete. Dann wurde Abwasser mit einem Feststoffgehalt von bis etwa 1 Gew.-% durch die Filterschicht geleitet, und zwar unter kontinuierlicher Zudo-sierung von weiterem Fibridbrei in Gewichtsmengen, welche (bezogen auf den Fibridanteil) annähernd dem Schmutzanteil des Abwassers entsprachen. This slurry was metered into the filter circuit of a cleaning system for wheel waste, which was initially operated with pure water, in such a quantity that a filter layer of> 20 g / m2 (dry weight) PE fibrid formed on the carrier surface for the precoat filter. Waste water with a solids content of up to about 1% by weight was then passed through the filter layer, with the continuous addition of further fibrid pulp in amounts by weight which (based on the fibrid content) corresponded approximately to the dirt content of the waste water.

Die Filteranlage wurde bis etwa zum Erreichen der zulässigen Obergrenze des Druckabfalls durch den Filter betrieben und dann abgeschaltet. The filter system was operated until the upper limit of the pressure drop through the filter was reached and then switched off.

Der auf der Trägerfläche gebildete Filterkuchen (PE-Fi-brid und Schmutzstoffe mit radioaktivem Anteil) wurde von der Trägerfläche abgeschält, abgepresst und bei Temperaturen von bis zu 100 °C auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 5-10 Gew.-% getrocknet. The filter cake formed on the carrier surface (PE fi brid and contaminants with radioactive content) was peeled off from the carrier surface, pressed off and dried at temperatures of up to 100 ° C. to a residual moisture content of 5-10% by weight.

Der getrocknete Filterkuchen wurde in einer handelsüblichen Schneckenspritzgussanlage bei Temperaturen von 130-190 °C zu Kugeln mit etwa 30 mm Durchmesser verarbeitet, die in Mischung mit Beton in 200-Liter-Fässer für die Endlagerung abgefüllt wurden. The dried filter cake was processed in a commercial screw injection molding machine at temperatures of 130-190 ° C into balls with a diameter of about 30 mm, which were filled into 200 liter drums in a mixture with concrete for final storage.

Die nach dem Trocknen des Filterkuchens verbleibende Restfeuchtigkeit wurde in der Spritzgussanlage ausgetrieben. The residual moisture remaining after the filter cake dried was expelled in the injection molding system.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

S S

Claims (8)

640 427640 427 1. Verfahren zur Abtrennung von in Wasser dispergier-ten Teilchen mit radioaktiven Anteilen mittels Filtration durch eine Filterschicht und nachträgliches gemeinsames Verdichten von Filterrückstand und Filterschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschicht mindestens zum überwiegenden Teil aus einem thermoplastischen Polymer besteht, das für Wasser benetzbar, aber in Wasser praktisch nichtquellend und unlöslich und bei Temperaturen von über 100 °C schmelzbar ist, und dass die den Filterrückstand enthaltende Filterschicht unter Erwärmung auf Temperaturen über der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers und mindestens teilweiser Verschmelzung des Polymers verdichtet wird. 1. A process for the separation of water-dispersed particles with radioactive components by means of filtration through a filter layer and subsequent compression of the filter residue and filter layer together, characterized in that the filter layer consists at least for the most part of a thermoplastic polymer which can be wetted by water, but is practically non-swelling and insoluble in water and meltable at temperatures above 100 ° C., and that the filter layer containing the filter residue is compressed by heating to temperatures above the melting temperature of the thermoplastic polymer and at least partially fusing the polymer. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ein Homo-und/oder Copolymer von Ethylen oder Propylen ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the thermoplastic polymer is a homo- and / or copolymer of ethylene or propylene. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer als Filterhilfsmittel, z. B. in Form von Fibriden, Flocken, Fasern oder als Pulver, verwendet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the thermoplastic polymer as a filter aid, for. B. in the form of fibrids, flakes, fibers or as a powder. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschicht mindestens teilweise durch Anschwemmen einer wässrigen Suspension von Fibriden aus dem thermoplastischen Polymer gebildet wird. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the filter layer is formed at least partially by floating an aqueous suspension of fibrids from the thermoplastic polymer. 5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Filterrückstand enthaltende Filterschicht mechanisch und/oder thermisch bei einer Temperatur unter der des Schmelzbeginns des thermoplastischen Polymers mindestens teilweise entwässert und dann durch Erwärmen auf Temperaturen über dem Schmelzbeginn des thermoplastischen Polymers, gegebenenfalls unter Druckeinwirkung, zu praktisch massiven Gebilden verformt wird. 5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the filter layer containing the filter residue mechanically and / or thermally at least partially dewatered at a temperature below that of the start of melting of the thermoplastic polymer and then by heating to temperatures above the start of melting of the thermoplastic polymer , possibly under pressure, is deformed into practically solid structures. 6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Filterrückstand enthaltende Filterschicht nach dem Entwässern in einer Thermoplastverarbeitungsmaschine, z.B. einem Spritzguss-Schneckenex-truder, zu einer Vielzahl von praktisch gleichmässig geformten Körpern, z.B. Kugeln, verarbeitet wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the filter layer containing the filter residue after dewatering in a thermoplastic processing machine, e.g. an injection-molding screw extruder, to form a large number of practically uniformly shaped bodies, e.g. Balls being processed. 7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichmässig geformten Körper für die Endlagerung in einem Matrixmaterial, z. B. aus Beton, eingebettet werden. 7. The method according to claim 6, characterized in that the uniformly shaped body for final storage in a matrix material, for. B. made of concrete. 8. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geformten Körper in einem Behälter zur Bildung einer im wesentlichen kompakten Masse verschmolzen werden. 8. The method according to claim 6, characterized in that the shaped bodies are melted in a container to form a substantially compact mass.
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